Magnetokalorischer Effekt: Eine Einführung

Der magnetokalorische Effekt (MCE) beschreibt das Phänomen, dass ein Material beim Anlegen und Entfernen eines Magnetfelds Wärme aufnimmt bzw. abgibt. Zunächst entdeckt im 19. Jahrhundert, erlebte der MCE in jüngster Zeit ein erneutes Interesse aufgrund seiner potenziellen Anwendungen in energieeffizienten Kühlsystemen und in der Energietechnik.

Magnetokalorischer Effekt und Photovoltaik

Auf den ersten Blick mag der magnetokalorische Effekt wenig mit Photovoltaik zu tun haben. Tatsächlich hängen die beiden jedoch insofern zusammen, als dass MCE in neuen Technologien Anwendung finden könnte, die Solarenergie effizienter nutzen. Im Speziellen könnte MCE dazu genutzt werden, die Wärme, die während der Stromerzeugung durch Photovoltaikzellen produziert wird, effektiv zu nutzen.

Funktionsweise des magnetokalorischen Effekts

Der magnetokalorische Effekt beruht auf der Wechselwirkung zwischen der Magnetisierung eines Materials und seiner Temperatur. In Gegenwart eines äußeren Magnetfelds richtet sich die Magnetisierung eines Materials aus. Entfernt man das Magnetfeld wieder, geht das Material in seinen ursprünglichen, ungeordneten Zustand zurück. Dieser Prozess ist mit Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe verbunden:

• Legt man ein Magnetfeld an, ordnen sich die magnetischen Momente des Materials aus. Diese Umordnung ist mit Wärmeaufnahme verbunden – das Material kühlt ab.
• Entfernt man das Magnetfeld wieder, gehen die magnetischen Momente in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Dieser Prozess ist mit Wärmeabgabe verbunden – das Material erwärmt sich.

Anwendungen und Nutzen des magnetokalorischen Effekts in der Photovoltaik

Der magnetokalorische Effekt könnte dazu genutzt werden, die Effizienz von Solarkraftwerken zu steigern, indem überschüssige Wärme, die bei der Stromerzeugung durch Photovoltaikzellen entsteht, effektiv genutzt wird. Durch die Anwendung von MCE könnten Systeme entwickelt werden, die diese überschüssige Wärme sammeln und speichern, um sie anschließend bei Bedarf zur Erzeugung von zusätzlichem Strom nutzen.

Zudem könnte MCE potenziell in solarbetriebenen Kühlsystemen eingesetzt werden. Solche Systeme könnten eine umweltfreundliche und energiesparende Alternative zu herkömmlichen, elektrisch betriebenen Kühlsystemen darstellen. Sie hätten den Vorteil, dass sie – sofern genug Sonneneinstrahlung vorhanden ist – unabhängig vom Stromnetz betrieben werden könnten, was sie besonders für abgelegene Regionen attraktiv machen würde.